Modelo de Cobertura en Redes Inalámbricas basada en Radiosidad por Refinamiento Progresivo

1 Modelos Representaciones simplificadas de la realidad por medio de un conjunto de restricciones e hipótesis Se usan para explicar patrones de comportamiento que se observan en el mundo real Los modelos se consideran aceptables en base a: si pueden explicar y predecir comportamientos si son consistentes con otros conocimientos contrastados Cuando se obtienen nuevos datos son susceptibles de ser revisados o descartados

2 Evolución 1997 – 802.11 1999 – 802.11b – 802.11a 2002 – 802.11g 2006 – 802.11n 2005/? – WiMax Redes Inalámbricas Introducción

3 Uso de Radiosidad Utilizada inicialmente para simulación de transferencias de calor radiante entre superficies Posteriormente se adaptó para simulación de iluminación En esta tesis se utiliza por primera vez para simulación de cobertura en redes inalámbricas Introducción

4 Modelos INDOOR INDOOR vs OUTDOOR Las distancias cubiertas son mucho más pequeñas El componente variable del entorno es mucho mayor Importancia de un buen modelo Predecir el tamaño de las áreas que se pueden cubrir con un único AP. Planificar la ubicación de las celdas de modo que, aún utilizando la misma frecuencia, no se interfieran ni causen errores Estudio de Modelos de Propagación

5 Propagación en el Espacio Libre Ecuación de Friis:

Expresada como pérdida de trayecto, con ganancias unitarias, y conocida la pérdida a una distancia de referencia d0 Estudio de Modelos de Propagación PL (d) = PL(d0) + 20 log (d/d0)

6 Log-Normal Shadowing Path-Loss Model n: variable de pérdida de trayecto PL(d0): pérdida a distancia de referencia Xs: desviación típica de muestras de calibración Estudio de Modelos de Propagación PL (d) = PL (d0) + 10n log(d/d0) + Xs

7 Modelo de Pérdida de Trayecto INDOOR basado en COST 231 LFS = perdida en espacio libre entre transmisor y receptor Lc = constante de perdida kwi = número de paredes de tipo i penetradas n = número de suelos penetrados Lwi = perdida debida a muro de tipo i Lf = perdida entre suelos adyacentes b = parámetro empírico Estudio de Modelos de Propagación L = LFS + Lc + ?kwi Lwi + n ((n+2)/(n+1) – b) * Lf

8 Linear Path Attenuation Model PLFS: Pérdida en espacio libre a: coeficiente de atenuación lineal (calibrado) d: distancia entre transmisor y receptor

Ejemplo: a=0.47 dB/m en ambiente de oficinas Estudio de Modelos de Propagación

9 Dual Slope-Model dBR: distancia de ruptura ?: longitud de onda n1: exponente de path loss antes de dBR (PLDS1) n2: exponente de path loss después de dBR (PLDS2) a0: diferencia entre PLDS y PLFS a la distancia de 1 metro Estudio de Modelos de Propagación

10 Keenan-Motley Model PLM path loss medido a 1 metro. PLFS path loss en espacio libre, incluyendo pérdidas por penetración a través de suelos/techos. KF: número de suelos/techos penetrados Estudio de Modelos de Propagación

11 Multi-Wall Model PL1 path loss a 1 metro af factor de atenuación de suelos aw factor de atenuación de muros nf número de suelos atravesados nw número de muros atravesados Estudio de Modelos de Propagación

12 Fundamentales Uso de radiosidad por refinamiento progresivo para calcular intensidades de señal debidas a reflexiones de las señales emitidas Uso de modelos geométricos de entornos reales tridimensionales sin mucho nivel de detalle Obtención de niveles de cobertura para el diseño de redes inalámbricas en interiores Objetivos

13 Complementarios Combinación de señales reflejadas con algún otro método de propagación directa Coste computacional aceptable Prototipo Interactivo Resultados en diferentes vistas Calibrado con datos de campo Comparativas con datos reales Objetivos

14 Resumen del Diseño Utiliza un modelo geométrico tridimensional que incluye las características radioeléctricas de los materiales Se usa algún modelo de propagación para calcular la pérdida de señal en el aire (Log-Normal Shadowing Path Loss Model) Se ajusta el modelo en base a medidas de campo que tienen en cuenta factores no considerados explícitamente (calibrado) Se tienen en cuenta el tipo y número de obstáculos atravesados por la señal, en base a sus características radioeléctricas Se usa Radiosidad por Refinamiento Progresivo para el cálculo de las señales reflejadas Se pueden combinar las señales reflejadas con las señales propagadas directamente Diseño del Modelo

15 Modelo Geométrico Tridimensional Relación de objetos del entorno Situación geométrica Vértices, caras, material de composición Descomposición de las caras en triángulos (mallado) Relación de materiales con sus propiedades radioeléctricas Atenuación Reflectividad Relación de puntos de acceso Posición Características de radiación (potencia de emisión, ganancia de la antena, directividad de la señal,…) Relación de Parches (triángulos del mallado) Relación de Sensores (sólo uno en cada posición) Diseño del Modelo

16 Calibrado del Modelo Propagación en el Aire Log-Normal Shadowing Path Loss Model Medidas en LOS (lóbulo principal) PL(d0) Medidas para obtener parámetros: n y Xs n: media de las variables de pérdida calculadas en cada medición de calibrado Xs:: desviación típica de las desviaciones entre los cálculos con n calculada y los datos de campo Tiene en cuenta factores de propagación en el entorno no considerados explícitamente Medidas en NLOS para ajustar pérdidas por penetración Diseño del Modelo